Методика определения стабильности катализатора «Ацетат цинка в углеродной микросфере»

  Учреждение Российской академии наук
Институт катализа им. Г.К. Борескова

Сибирского отделения РАН

.

УТВЕРЖДАЮ Заместитель директора, д.т.н.  ________________А.С. Носков “12” апреля 2010 г.

Методика определения стабильности катализатора АЦУМ

МИ ИК СО РАН № 73-10

договор от 01 октября 2009 г. № 09-10-16/370и/09

«Разработка технологии приготовления катализатора «Ацетат цинка в углеродной микросфере»  на основе нанопористого углеродного носителя»,
шифр «Микросфера-АЦУМ»,

в рамках государственного контракта от 30.09.2009 г. № 9411.1003702.13.020

и дополнительного соглашения № 2 от 12.03.2010 г.

Новосибирск-2010 г.

1  НАЗНАЧЕНИЕ МЕТОДИКИ

Настоящая методика выполнения измерений предназначена для измерения стабильности катализатора ацетат цинка в углеродной микросфере (АЦУМ), используемого для процесса получения винилацетата из ацетилена и уксусной кислоты.

2  СУЩНОСТЬ МЕТОДИКИ

            Парогазовую смесь уксусной кислоты и ацетилена пропускают через фонтанирующий (псевдоожиженный) слой катализатора при температуре 170°С и при температуре 200°С.

Ацетилен и уксусная кислота на катализаторе АЦУМ вступают в реакцию образования основного продукта – винилацетата (ур. 2.1)

                                         (2.1) Основными побочными продуктами являются ацетон и ацетальдегид.

Синтез проводят в течение 100 часов. Через каждые 25 часов взвешивают конденсатор и определяют массу вымороженного винилацетата-сырца.  Из реакционной смеси, выходящей из реактора, после охлаждения  выделяются жидкая и газовая фазы. Активность и селективность катализатора вычисляют по содержанию  непрореагировавшей уксусной кислоты и побочных продуктов в жидкой фазе (винилацетате – сырце) газохроматографическим анализом. Стабильность катализатора оценивают по изменению активности катализатора в зависимости от суммарного времени пребывания катализатора в потоке реакционной смеси.

3  СРЕДСТВА ИЗМЕРЕНИЯ,  ВСПОМОГАТЕЛЬНЫЕ УСТРОЙСТВА И РЕАКТИВЫ

3.1 Средства измерений

Весы аналитические Sartorius BL 120 S, диапазон измерений от 0.005г до 120 г, дискретность 0.0001 г.

Исследовательский технологический стенд для испытаний катализатора АЦУМ в процессе синтеза винилацетата в фонтанирующем (псевдоожиженном) слое Микропроцессорный терморегулятор «ВАРТА 400»

Газовый хроматограф «Хромос ГХ - 8000» с детектором по ионизации в пламени

Шприц жидкостной типа «Гамильтон» вместимостью 10 мкл

3.2 Вспомогательные устройства

Регуляторы объемного расхода;

Колонки тонкой доочистки;

Жидкостной цифровой регулятор расхода;

Набивная хроматографическая колонка, заполненная полихромом с 7,5% полиметилфениксилоксана и 2,5% диоктилсебацината;

Персональный компьютер.

3.3 Реактивы

Азот газообразный по ГОСТ 9293-74;

Ацетилен пиролизный растворенный технический (в баллонах) по ТУ 6-03-397-76 или ТУ 6-01-4-43-80;

Уксусная кислота синтетическая по ГОСТ 19814-74;

Двуокись углерода твердая (сухой лед) по ГОСТ 12162-77;

Калия гидрат окиси технический по ГОСТ 9285-78;

Силикагель по ГОСТ 3956-76;

Этиловый спирт технический по ГОСТ17299-78;

Альдегид уксусный по ТУ 38.402-62-148-94;

Ацетон по ГОСТ 2768-84;

Винилацетат по ТУ 6-11-0209955-1-88

4  краткая характеристика установки

Схема установки представлена на Рис. 1.  Ацетилен подают на установку из баллона через редуктор, затем он поступает на очистительную систему, состоящую из вымораживателя ацетона, и на вход цифрового регулятора расхода ацетилена. После регулятора расхода ацетилен подается на четыре последовательно соединенных колонки тонкой доочистки, заполненных соответственно:

1) водным раствором с массовой долей MnCl₂ 6.4 %  и массовой долей NaOH 2.5% ;

2) силикагелем

3) хлористым кальцием прокаленным твердым

4) чешуйчатым гидроксидом калия

            После очистительной системы ацетилен поступает в смеситель-испаритель, где смешивается с парами уксусной кислоты. Уксусную кислоту в испаритель дозируют  жидкостным цифровым регулятором расхода. Полученную парогазовую смесь из испарителя направляют в реактор.

Реактор синтеза винилацетата выполнен из кварца, имеет внутренний диаметр      12 мм. Внутри реактора помещают кварцевую гильзу для термопары внешним диаметром 6 мм. В реактор загружают до 10 см³ катализатора. Реакционная смесь подается в реактор снизу через пористую кварцевую распределительную решетку, что обеспечивает псевдоожиженное состояние катализатора в реакторе. На катализаторе происходит реакция образования винилацетата.

Смесь реакционных паров улавливаются в конденсаторе, охлаждающемся смесью из этилового спирта и сухого льда. В конденсаторе происходит полная конденсация жидкой фазы – винилацетата-сырца.